DE968026C - Composite beams made of metal and concrete - Google Patents

Description

Verbundträger aus Metall und Beton Als Verb@undbauwei!s.en werden Bauweisen bezeichnet, bei denen verschiedenartige Baustoffe zu gemeinsamer statischer Wirkung zusammengefaßt werden. Dies trifft zwar auch für den Stahlbetonbau zu, bei dem die Druckfestigkeit des Bettons und die Zugfestigkeit de,s Stahles in einem gemains-amen Querschnitt ausgenutzt -werden. Die Stanl.betonbauweise wird jedoch im allgemeinen nicht als Verbundbauweise bezeichnet. Ihre Bauwerke haben äußerlich ein einheitliches Aussehen. Die Stahleinlagen sind vollkommen von Beton ummantelt und machen nur einen geringen Prozentsatz vom Betonduierschn,itit aus; sie s.inid außerdem weitgehend aufgeteilt, so daß ein möglichst einheitlicher Querschnitt entsteht.Composite girders made of metal and concrete As Verb@undbauwei!s.en Designated construction methods, in which different building materials to common static Effect can be summarized. This also applies to reinforced concrete construction the compressive strength of the bed and the tensile strength of the steel in one Commonly used cross-section. The concrete construction method is, however generally not referred to as composite construction. Your structures have on the outside a uniform appearance. The steel inserts are completely encased in concrete and only make up a small percentage of the concrete thickness; she s.inid also largely divided, so that the most uniform possible cross-section is created.

Die eigentliche Verbundbauweise hingegen ist erst in den letzten Jahren entwickelst worden. Im a;Llgeme.inen bestehen ihre Bauglieder aus Stahlträgern mit aufliegenden Betonplatten.The actual composite construction, however, is only in the last few years has been developed. In the a; Llgeme.inen their structural members consist of steel girders with overlying concrete slabs.

Bei der Stahlbetonbauweise wird der Zusammenhalt der Tragglieder dadurch gesichert, daß sie in einem Zuge betoniert werden und vollständig von den Stahleinlagen durchdrungen sind. Die Aufnahme der Schubspannungen oder schrägen Hauptzugspannungen durch die Stahleinlagen braucht deshalb, solange sie eine bestimmte Größe nicht überschreiten, gar nicht nachgewiesen zu werden. Temperaturunterschiedie zwischen dien beiden Bautei-len können im Stahlbetonbau nicht auftreten. Spannungsumlagerungen durch Schwinden und Kriechen besitzen für den Beton allenfalls bei statisch unbestimmten Systemen Bedeutung, für die Stahleinlagen nur bei Druckgliedern.In the case of reinforced concrete construction, this increases the cohesion of the support members ensured that they are concreted in one go and completely from the steel inserts are penetrated. The absorption of shear stresses or oblique main tensile stresses therefore needs through the steel inserts as long as they are not a certain size exceed not being proven at all. Temperature difference between Both of these components cannot appear in reinforced concrete construction. Stress redistribution by shrinkage and creeping have for the concrete at best statically indeterminate Systems meaning, for the steel inserts only with compression members.

Beii der Verbundbauweise liegen dagegen Betonquerschnitt und Stahlquerschnitt, vor allem unter Berücksichtigung ihrer Dehn- und B@iegesteifigkeiten, etwa in der gleichen Größe.In the case of composite construction, on the other hand, there are concrete cross-sections and Steel cross-section, especially taking into account its elongation and bending stiffness, about the same size.

Die Beeinflussung der beiden Teile durch das Schwinden und Kriechen ist deshalb beachtlich. Die Wärmeleitfähigkeit der bei-den Baustoffe weist starke Unterschiede auf. Diese werden noch dadurch besonders betont, daß die Stahlteile ausschließlich dünnwandig ausgebildet werden, während die Betonteile eine wesentlich größere Stärke haben. Es sind deshalb bei der Verburndbauwei:se verschiedene Temperaturen für d ,ie beiden Bauglieder zu berücksichtigen.The influence of shrinkage and creep on the two parts is therefore considerable. The thermal conductivity of the two building materials shows strong Differences on. These are particularly emphasized by the fact that the steel parts can only be made thin-walled, while the concrete parts are a substantial part have greater strength. There are therefore different temperatures in the Verburndbauweise to be considered for the two structural elements.

Der unterstützende Träger und die aufliegende Betonplatte sind bei der nur in einer Ebene verbunden. In dieser Ebene sind alle Schubkräfte zu übertragen. Diese Schubkräfte wenden infolge des Sehwindens sowie der Temperaturunterschiede, vor allem an den Trägerenden, sehr hoch. Die Haftung der beiden Teile in der Berührungsfläche, .darf .als zu unsicher beii der Berechnung nicht berücksichtigt werden. Es sind also zur Übertragung der Schubkräfte zwischen beiden Teilen in jedem Falle besondere Maßnahmen zu treffen. Auf der baulich zweckmäßigen und statisch ausreichenden Schubsicherung der Verbundträger beruht deren Tragfähigkeit. Sie besitzt daher ganz besondere Bedeutung.The supporting beam and the concrete slab on top are included which is only connected in one level. All shear forces are to be transmitted at this level. These shear forces turn due to the ocular wind and the temperature differences, especially at the ends of the girders, very high. The adhesion of the two parts in the contact surface, .may. not be considered in the calculation as too uncertain. There are So in each case special for the transmission of the shear forces between the two parts Take action. On the structurally appropriate and statically adequate shear protection the composite beam is based on their load-bearing capacity. It therefore has a very special meaning.

Für die Schubsicherung zwischen den verschiedenen Werkstoffen, nämlich dem Metall, insbesondere dem Stahl, einerseits und dem Beton andererseits, sind verschiedene Formen bekannt. Einmal können am Oberflansch des Trägers Teile angeschweißt werden, wie sie der Schubbewahrung im Stashlbetonbau entsprechen. Diese Teile bestehen vorwiegend aus Rundstahl und werden infolge der Haftung an ihrer Oberfläche mit dem Beton verankert. Eine andere Form ist die Schubsicherung durch Dübel. Dabei handelt es sich um gedrungene Teile, die aus Abschnitten von. Ouadratstahl, Flachstall, I-, T-, U- oder Winkelprofilen bestehen. Diese Teile können durch Schweißeng oder Nieteng mit dem Flansch verbunden werden. Die Dübel legen sich mit ihren Stirnflächen gegen den Beton und übertragen dort Druckspannungen.For the shear protection between the different materials, namely the metal, in particular the steel, on the one hand and the concrete on the other hand different forms known. Once parts can be welded to the upper flange of the beam as they correspond to the shear protection in reinforced concrete construction. These parts exist Mainly made of round steel and are due to the adhesion to their surface with anchored to the concrete. Another form is the shear protection with dowels. Included are stocky parts made up of sections of. Ouadrat steel, flat barn, I, T, U or angle profiles exist. These parts can be welded or Rivets can be connected to the flange. The dowels lay down with their end faces against the concrete and transfer compressive stresses there.

Die Hersteillung und die Befestigung der bisher als Schubsicherung verwendeten Haftglieder oder Dübel isst verhältnismäßig umständ @lüch und daher kostspielig. Da grundsätzlich sämtliche aus Eigmlasten, Nutzlasten., Schwind- und Temp:eraturbearnspruchunge.n sich ergebenden Schubbeanspruchun.gen durch die Schubsicherung zu übertragen sind, ergeben sich zum Teil an den Trägerenden sogar bauliche Schwierigkeiten. Von Nachteil ist ferner, daß die Dübel in der jetzt verwendetem Form große Einzelkräfte übertragen und. so die Forderung nach einer tnöglichst stetigen Überleitung der Kräfte nur unvollständig erfüllt ist.The manufacture and attachment of the previously used as a shear protection used adhesive links or dowels eats relatively cumbersome and therefore expensive. Since basically everything from internal loads, payloads, shrinkage and Temp: eraturbearnspruchunge.n resulting shear loads by the shear protection are to be transferred, there are sometimes even structural difficulties at the ends of the girder. Another disadvantage is that the dowels in the form now used have large individual forces transferred and. so the demand for a continuous transition of the Forces is only partially fulfilled.

Es sind als Versuchsträger dienende Verbundträger bekannt, bei denen der Verhund durch eine Anzahl an der Berührungsfläche des Metallkörpers angeschweißter und in den Beton hineinragender Profilstäbe gesichert ist. Diese Versuchskonstruktionen unterscheiden sich von den bekannten Anordnungen nur dadurch, daß die Schubstähle mit ihrem horizontal .abgebogenen unteren Enden auf die Oberfläche des Metaill'körpers aufgeschweißt sind. Im übrigen entsprechen aber diese Konstruktionen hinsichtlich der Anordnung der Schubstähle den allgemein bekannten Ausführungen im Stahlbetonbau.There are known serving as test carriers composite carriers in which the Verhund by a number welded to the contact surface of the metal body and profile rods protruding into the concrete is secured. These experimental constructions differ from the known arrangements only in that the shear bars with their horizontally bent lower ends on the surface of the metal body are welded on. Otherwise, however, these constructions correspond in terms of the arrangement of the shear bars to the generally known designs in reinforced concrete construction.

Die Erfindung besteht -darin, :daß als Schubsicherung eine Schar über diegesamte Berührungsfläche des Metallkörpers verteilter und eng nebeneinander angeordneter, prismatisch ausgebildeter Nadeln Verwendung findet, die auf dem Metallkörper mit ihren Enden aufagleschweißt sind. Bei einer Ausführungsform zier Erfindung dienen zu:r Schubsicherung als Elektroden verivendbare Nadelkörper, deren zur Befestigung auf dem Metallkörper dienende Enden aus einem zum Schweißen geeigneten Werkstoff bestehen.The invention consists in that: that as a thrust protection a crowd over the entire contact surface of the metal body is distributed and arranged close to one another, prismatically trained needles are used on the metal body with their ends are welded on. In one embodiment, ornamental invention serve to: r Shear protection as electrodes usable needle bodies, their for attachment on the metal body serving ends made of a material suitable for welding exist.

Diese Nadeln können auf der gesamten, tni:t dem Bo:ton in Berührung kommenden Trägerfläche in einer den statischen Erfordernissen entsprechenden Dichte angeordnet werden. Dadurch entsteht im Endzustand eine Art Vernagelung zwischen den beiden Teilen-.These needles can be in contact all over the tni: t of the bo: ton coming support surface in a density corresponding to the static requirements to be ordered. In the final state, this creates a kind of nailing between the two parts-.

Die Nadeln können senkrecht oder geneigt zur Trägeroberfläche antigeordnet sein. Die in dem Beton liegenden Enden der Nadeln können glatt, verstärkt oder hakenförmig ausgebildet sein.. Sie können auch eine Öse erhalten oder mit dem freien Teil zur Trägeroberfläche zurückgebogen und mit :dem zurückgebogenen Ende ebenfalls angeschweißt sein, so daß ein mit dem Träger verbundener Bügel entsteht. Bestehen die Endender Nadeln aus einem zum Schweißen geeigneten Werkstoff, so ergibt sich der Vorteil, daß besondere Elektroden oder Schweißdirähte nicht erforderlich sind.The needles can be arranged perpendicularly or at an angle to the support surface be. The ends of the needles lying in the concrete can be smooth, reinforced or hook-shaped be trained .. You can also get an eyelet or with the free part to Support surface bent back and with: the bent back end also welded on so that a bracket connected to the carrier is formed. Pass the enders If needles are made of a material suitable for welding, this has the advantage of that special electrodes or weld wires are not required.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Verbundträger, 'bestehend aus einem Metall- und einem Betonkörper, bei dem der Verbund durch eineAnzahlanderBerührungsfläche des frei liegenden Metallkörpers mit dem Beton angeschweißter und in den Beton hineinragender Haftstäbe gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Schuhsicherung eine Schar über die gesamte Berührungsfläche verteilter und eng nebeneinander angeordneter, prismatisch ausgebildeter Nadeln mit ihren Enden auf den Metallkörper aufgeschweißt ist. a. Verbundträger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Nadeln an ihren Enden aus einem zum Schweißen geeigneten Werkstoff bestehen, so daß sie als Schweißelektroden verwenidbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Die Bautechnik«, 1941, Heft 25, S.:265; Zeitschrift »Der Bauingenieur«, 1950, Heft 3, S. 88 ff.PATENT CLAIMS: i. Composite beam, 'consisting of a metal and a concrete body in which the composite is formed by a number of exposed metal body welded to the concrete and protruding into the concrete Adhesive rods is secured, characterized in that a flock as a shoe securing device distributed over the entire contact surface and arranged close to one another, Prismatic needles with their ends welded onto the metal body is. a. Composite support according to claim i, characterized in that the needles are attached their ends consist of a material suitable for welding, so that they as Welding electrodes are usable. Publications Considered: Journal "Die Bautechnik", 1941, issue 25, pp .: 265; "Der Bauingenieur" magazine, 1950, issue 3, p. 88 ff.